Bobina de Tesla(Material e detalhes)... para a base do aparelho: placa de madeira compensada de (60 x 60 x 2) cm (ou maior, para melhor espaamento entre componentes) e 4 rodas de nylon (optativo) ou 4 ps de borracha; ... para a bobina secundria: tubo de PVC, dimetro 4 polegadas (comercial, branco) com 1,0 m de comprimento, 2 tampes para os tubos ou discos plsticos; 500 g de fio #22 ou #24 ou #26 esmaltado ou dupla capa de algodo (fio magntico), terminais superior e inferior de porcelana, verniz plstico acrlico, parafusos de nylon; ... para a bobina primria: 8 varetas de plstico (PVC) com 6 mm de dimetro 7,5 cm de comprimento, 2 discos plsticos (PVC) com 20 cm de dimetro e 3 mm de espessura, 3 varetas de plstico ou de madeira de dimetro 12 mm e comprimento de 7,5 cm, 8 m de fio de cobre encapado com plstico, nmero 12 ou 14; ... para o capacitor: 2 m de sarrafo de (2,5 x 2,0) cm para a moldura, 1 placa de vidro plano de (45 x 45) cm, comum, 2 folhas de alumnio autocolantes (tipo "contact") de (38 x 38) cm, 2 terminais cermicos ou plsticos; ... para o centelhador: 2 varetas de lato de 12 cm de comprimento e dimetro de 2 ou 3 mm, 2 tubos plsticos de dimetro 6 mm e comprimento 5 cm (para revestir as extremidades das varetas de lato), 2 isoladores cermicos de 4 cm com terminais de rosca, uma base de plstico de (1 x 6 x 15) cm; ... para a tenso de entrada: transformador para non (primrio 110VAC,60Hz - secundrio 8 a 12 kV, 20 a 30 mA), 1 m de fio para alta tenso (fios para pontas de provas) ou fio de cobre # 14 encapado com plstico, cordo de fora para o primrio, parafusos para fixao na base de madeira.

Bobina de Tesla(Montagem)A bobina de Tesla consta essencialmente de 6 partes, a saber: a base de sustentao, a bobina secundria L2 , a bobina primria L1, o transformador T para tubos non, o capacitor C para alta tenso e o faiscador .A base do aparelho: a unidade ilustrada na abertura do artigo foi construda sobre uma base de madeira compensada de (60 x 60) cm e espess ura 2cm. Aps devidamente lixada e uma demo de verniz selador deve ser aplicada 2

ou 3 demo de bom verniz para madeira (esperar secar bem antes de cada demo). Essa base foi dotada de 4 rodas de nylon, uma em cada canto, para facilitar sua movimentao pelo tablado do professor em sala de aula ou no recinto de demonstraes. Essa base pode ter acabamento dos mais sofisticados, dependendo da prtica do construtor (totalmente encerrada, revestida com frmica etc.).

A bobina L2: no centro desse quadrado da base foi montada a bobina L2. O enrolamento feito sobre um tubo de PVC de 4 polegadas de dimetro (medida comercial do PVC branco para gua pluviais) e 1 metro de comprimento. Apresenta o seguinte aspecto final, na ilustrao, sobre uma base de (65 x 65 x 2) cm:

O enrolamento feito com fio esmaltado # 22 (ou #24 ou #26), de preferncia com dupla capa de algodo (fio magntico), com espiras juntas, abrangendo a extenso de 86 cm ao longo do tubo. Se optar por usar um fio mais fino, o de # 26, por exemplo, essa extenso de 86 cm apresentar cerca de 2000 espiras. Deve haver espao suficiente entre esse enrolamento e as bordas do tubo, como se ilustra. Eis as fases de sua preparao:

Em (1) mostramos o tubo, salientando que aqueles de paredes finas so mais recomendados que os de paredes grossas. Lixar esse tubo com lixa fina at retirar as irregularidades e especificaes do fabricante. Em (2) temos a fase de cobertura com verniz, aguardando a devida secagem entre elas. Em (3) o andamento do enrolamento, man tendo o fio bem esticado e com espiras unidas (no deixe "encavalar"). Aps o enrolamento (4), novas demos de verniz. Em (5) temos as tampas plsticas (PVC) para serem aparafusadas (parafusos de nylon) ou coladas (cola especial para PVC). As tampas devem ter orifcios em seus centros para permitirem as passagens dos parafusos de topo e de base. O de base deve ser de nylon (1 x 4) cm, para fixao na base do aparelho. O parafuso de topo j faz parte do isolador cermico. Em substituio aos discos de plstico podem ser usados tampes de PVC obtidos em casas para materiais para construes. Nunca fure o tubo de PVC.

Note que o tubo no deve ser furado em nenhum lugar para permitir a passagem

do fio do enrolamento. Esse fio no deve passar para o interior do tubo. Em (7, 8, 9, 10, 11 e 12) mostramos como proceder para fixar o terminal de terra dessa bobina. Uma pequena rea do tubo na extremidade inferior deve ser lixada (7), um retngulo de lata fina ou alumnio, lixada e com os bordos arredondad os (8), receber a extremidade do fio a qual j deve ter sido foi lixada, dobrada vrias vezes e amassada (9 e 10) e ser fixada contra o tubo (11), junto com uma tira de malha para terra (12). Tudo isso preso com fita plstica isolante. Essa malha para terra (aterramento de R.F. --- rdio freqncia --- pode ser retirada das blindagens de cabos de TV (linha de 75 ohms) ou obtido em lojas de eletrnica. Na sua falta, pode -se usar 4 ou 5 pedaos de fios flexveis comuns para instalaes eltricas. Em (13 e 14) os aspectos finais dessa bobina L2. Plstico em aerossol pode ser aplicado em substituio ao verniz. O terminal superior (eletrodo de descarga) pode ser esfrico, toroidal ou mesmo em forma de ponta, para certas aplicaes. No esquea de fixar a base do tubo contra a base de madeira antes de colar o disco superior!A bobina L1: essa bobina L1 fixada ao redor da bobina L2.

A estrutura para o enrolamento, uma espcie de gaiola, feita com dois anis de plstico, acrlico, ou madeira compensada envernizada (seja generoso no verniz), com dimetros externos de 24 cm e internos de 14 cm.

Prximo s bordas externas dos anis so feitos 8 furos (dividir a circunferncia em 8 partes iguais) para passar (bem justas) as varetas de plstico (ou madeira). Varetas e anis de PVC podem ser colados com cola especial para tal material. Prximo bordas interna do anel inferior so feitos 3 furos para passar as varetas que fixaro essa armao na base. O enrolamento apresenta um total de 15 espiras de fio de cobre grosso, com capa plstica. recomendvel que esse enrolamento apresente alguns "taps" (pontos de ligao) para o ajuste final da bobina L1, que depender do nmero de espiras em L2. Tais "taps" podem ser feitos torcendo-se o fio, com alicate, para fazer "orelhas" de 3 em 3 espiras, aps a 6 espiras j pronta. Aps feitas essas "orelhas" no fio, retirar sua capa e lixar. Deixe livre as extremidades desse enrolamento, em comprimento suficiente, para chegarem at o centelhador e capacitor, respectivamente. Ajustar bem essa gaiola ao redor da bobina L2 e fixar na base as 3 varetas de apoio. Essas orelhas ('taps') podero ser dispensadas se o experimentador ajustar antecipadamente o melhor nmero de espiras para o melhor desempenho do aparelho. Comear com 15 espiras, testar, desligar, passar para 14 espiras, ligar, testar, desligar, passar para 13 espiras etc. U ma vez obtido o melhor enrolamento, fixa-lo definitivamente. Os "taps" facilitam essa etapa dos ajustes. Basta que a extremidade do fio que vem do faiscador seja dotada de uma garra "jacar".O centelhador: formado por dois terminais metlicos (cobre ou lato) montados em isoladores de p, os quais se fixam numa base isolante (plstico, acrlico, madeira etc.) de (1 x 6 x 15) cm. Essa base, por sua vez, fixada na base geral do aparelho. Centelhadores prontos, usados para cercas eltricas de pastagens podem ser usados.

A distncia de centelhamento poder variar de 2 a 4 cm, dependendo do tamanho (capacitncia) do capacitor C. Essa distncia dever ser ajustada e o procedimento dessa operao ser descrito mais adiante.O capacitor C: para uma nica unidade, basta uma placa de vidro plano de (45 x 45) cm, 2 folhas de alumnio (zinco de chapa tipogrfica offset, estanho etc.) de (38 x 38) cm e moldura de madeira (tipo porta "retratos").

As folhas de alumnio (que podem ser do tipo autocolante, tipo "contact") so coladas em ambas as faces do vidro (bem centradas). Uma lapela de alumnio, em cada folha, serviro de terminais de C e sero fixadas nos parafusos de nylon da moldura. Esses parafusos, por sua vez, atravessam a moldura de madeira, um do lado direito e outro do lado esquerdo (veja ilustrao). Uma cantoneira de madeira prov a devida estabilidade e facilita a fixao na base geral. O vidro um material dieltrico excelente pois apresenta tenso de ruptura extremamente eleva da (tenso necessria para

furar o vidro) assim como alta constante dieltrica (permissividade dieltrica). A capacitncia desse capacitor fica ao redor dos 0,27 QF.O transformador T: o transformador T o nico componente de custo relativamente elevado. Trata-se de uma unidade utilizada para anncio luminoso a gs non. Ele recebe no primrio os 110 volts da rede eltrica e fornece no secundrio uma alta tenso cujos valores tpicos vo desde os 6000 volts aos 12 000 volts, com correntes de 10 a 30 miliam pres. Pode ser obtido de segunda mo, com boa economia. conhecido como transformador para tubos luminosos.

Suas dimenses so algo como (25 x 15 x 10) cm e bem pesadinho devido ao ncleo de ferro em seu interior. Apresenta externamente (na sua tampa ou nas laterais) dois isoladores de porcelana bem separados que so os terminais de alta tenso. Outros dois terminais, mais prximos da base, so para receberem os 110 volts da rede eltrica domiciliar. A bobina do primrio do Tesla, L1, assim como todos os fios de conexo, deve ser feita com condutor para alta tenso (tipo usado nas pontas de prova nos medidores de alta tenso). Em alguns projetos, o autor usou com sucesso, para essa bobina e demais cone xes, fios rgidos No. 8 e 10, dotados de capas plsticas (no laboratrio particular do autor h hoje 8 bobinas de Tesla em funcionamento; a menor tem 15 cm de altura e a maior tem 120 cm).

Bobina de Tesla(Circuito e posicionamento)Circuito esquemtico

Bobina pronta e legenda simblica

Bobina de Tesla(Funcionamento e segurana)Numa anlise simplificada, a qual pode ser complementada pelo montador/pesquisador, seu funcionamento pode ser assim descrito: O transformador T eleva a tenso recebida da rede (em geral, 110 VAC nominais) para cerca de 12 000 volts. Como o secundrio desse transformador est ligado em paralelo com o capacitor C de alta tenso, em cada semi-ciclo da tenso alternada, ele se carreg a (armazena energia potencial eletrosttica) at o valor dessa alta tenso disponvel. A descarga de C ocorre no espao de fasca do centelhador, atravs da bobina primria L1. Todas as vezes que h centelha (120 vezes por segundo em rede de 60 Hz), passa uma alta intensidade de corrente eltrica atravs de L1. Quanto maior for a capacitncia do capacitor C, maior ser a intensidade dessa corrente em L1.

As descargas atravs do centelhador (faiscador) produzem pulsos extremamente agudos de potncia eltrica , os quais so muito ricos em harmnicos de R. F. A freqncia desses pulsos, em vista dos valores dos componentes utilizados, situa-se principalmente na regio dos 200 kHz. Esses pulsos ocorrem pelo fato do capacitor e L1 estarem associados em paralelo (descargas oscilantes). As bobinas L1 e L2 formam um transformador elevador de tenso com ncleo de ar, sendo L1 o primrio e L2 o secundrio da nova alta tenso desenvolvida. A tenso entre os terminais de L2 ser de 75 000 a 250 000 volts, dependendo da ca pacitncia (tamanho) do capacitor C. A eficincia desse transformador mxima na situao de ressonncia da qual participam vrios fatores. A fsica e a matemtica desse estudo esto alm das pretenses desse projeto para alunos do nvel mdio. Em nvel s uperior tal estudo obrigatrio.Cuidado! Os ajustes da bobina de Tesla e principalmente do espao de centelha no faiscador devem ser feitos somente quando a unidade estiver desligada. Embora a tenso de sada da bobina possa ser da ordem de 150 000 volts, a intensidade de corrente de apenas uns poucos centsimos do microampres. No entanto, essa intensidade de corrente suficiente para um pequeno choque e eventuais queimaduras causadas pela R. F., principalmente quando concentradas numa nica pequena regio da pele. Esses pequenos choques e essas possveis queimaduras praticamente desaparecem se o operador estiver segurando uma larga pea metlica (uma tira de ferro, por exemplo). Isso acontece pelo fato da distribuio da descarga na mo ocorrer em rea bem maior. As correntes dessas descargas ao longo do corpo no sero percebidas devidos ao "efeito de pele" j discutido no gerador de Van de Graaf f.

Tenha o mais absoluto cuidado com o transformador para tubos non; ele fornece 12 000 VAC a 30 mA e esses parmetros podem ser mortais em determinadas condies. Nunca deixe de verificar se o plugue est fora da tomada ao tentar fazer qualquer ajuste. N unca solicite voluntrios nas demonstraes com bobina de Tesla; o voluntrio pode ter algum problema cardaco mesmo sem que ele o saiba. Um cartaz destacando esse perigo para os portadores de marca -passo indispensvel numa exibio pblica.

Bobina de Tesla(Provando o aparelho)Para ajustar o centelhador comece abrindo -o num espaamento de cerca de 4 cm; nesse ponto ele no dispara. V unindo gradualmente os eletrodos (retirando o plugue da tomada em cada operao de ajuste), at alcanar a distncia na qual h disparo da fasca. Ateno, prepare -se para ouvir um barulho "crepitante". Ajuste tambm o adequado nmero de espiras do primrio L1 alterando o "tap" em cada fase experimental. O ajuste de L1 e do centelhador devem ser operaes simultneas.

A unidade que serviu para ilustrar o presente projeto produziu uma tenso de 100 000 volts, com o capacitor descrito. Para aumentar essa tenso de sada basta construir mais um capacitor, ligando -o em paralelo com C. Com dois capacitores em paralelo a bobina descrita produziu 150 000 volts e com trs capacitores, 200 000 volts. No entanto, com essa ltima te nso j se percebia descargas entre L2 e C. Para tais tenses dever haver maior espaamento entre os componentes da unidade. A base, por exemplo, dever medir no mnimo, 1 metro por 1 metro. Os capacitores extras que podem ser associado em paralelo com C, para unidades mais potentes, podem ser montados em uma estrutura nica (capacitores de mltiplas camadas) onde se utilizam duas ou trs placas de vidros para serem intercaladas entre as folhas metlicas associadas. Algo como se ilustra:

A tenso de sada pode ser estimada fazendo-se saltar uma fasca do eletrodo de alta tenso (esfera do topo de L2) para um objeto metlico preso a um longo cabo de madeira (um alicate de presso preso ponta de um cabo de vassoura, por exemplo). Aumente lentamente a dis tncia desse objeto ao terminal de descarga at que o arco desaparea. Um arco de 15 cm representa 100 000 volts; um arco de 35 cm, cerca de 200 000 volts e um arco de 50 cm corresponde a mais ou menos 300 000 volts. Mais interessante que esses nmeros, co ntudo, so os efeitos espetaculares exibidos pelas descargas de alta tenso e alta freqncia.

Bobinas de Tesla Eletrnicas(Estado slido)Objetivo Montagem de bobinas de Tesla utilizando -se de componentes eletrnicos. So apresentadas duas verses. Recomenda-se a ajuda de um tcnico em eletrnica para orientar detalhes do projeto.

Nota : Na 'arte' do misticismo esse equipamento acoplado a uma simples mquina fotogrfica recebe o nome de "Mquina Kirlian" e o preo dela, veiculado na www., cerca de US$5.000,00 (isso mesmo, cinco mil dlares!). Feita por voc, em uma ou duas horas de servio, sair por R$ 200,00 (incluindo a mquina fotogrfica). Se quiser verificar a validade do preo acima, basta entrar no Google e na linha de busca digitar "Mquina Kirlian" (Kirlian Machine). Dai para a frente, acredite se quiser! Montagem - 1

Cuidado! Esse equipamento induz altas tenses perigosas se no for usado adequadamente e com cautela. Exige a presena de um adulto.

Atue sobre R1 para ajustar a mxima corrente que circula pelo transistor Darlington. Para usar tal gerador de alta tenso para acionar um ' globo de plasma' (ou mesmo uma lmpada incandescente, em substituio ao globo) essa corrente deve ter intensidade ao redor dos 2 A.

Escolha um flyback com ncleo de bom dimetro. Um outro diodo rpido pode ser usado em substituio ao BYV95C. O BDX87B deve ser instalado sobre

um bom dissipador de calor. Para experimentos, sem o globo de plasma, colocar um disco metlico espesso (3 a 5 mm) com bordo arredondado, direto ao terminal de alta tenso do flyback. Para acionar motores eletrostticos deve -se adicionar um retificador de alta tenso (para TV) e um capacitor de dieltrico de vidro ligado ao terminal de alta tenso do flyback (veja Sala de correntes alternadas). Como destacamos na NOTA inicial, certos 'seguidores' das pseudo -cincias rotulam tal equipamento como 'mquina de Kirlian' e, como tal, dotada s de 'poderes' msticos como produtor de 'auras' e coisas que tais. Tais deslumbramentos fogem ao escopo cientfico.Montagem - 2

Enrolamentos sobre a perna livre do flyback: Primrio - 10 espiras de fio de cobre esmaltado 18 (ou com isolao de seda), dotado de 'center-tap' (5 + 5 espiras); Realimentao - 4 espiras de fio de cobre esmaltado 22, com 'center-tap' (2 + 2 espiras); Secundrio - o enrolamento original do flyback. Nota: o enrolamento de realimentao feito sobre o enrolamento do primrio. Esse equipamento (montagem -2-) o usado pelo autor em seus experimentos que requerem altas tenses em altas freqncias. Para acionar motores eletrostticos e outros experimentos de eletrosttica use o diodo retificador de alta tenso e o capacitor de vi dro no terminal de alta tenso.Montagem - 3

Essa montagem acima (Montagem -2) serviu de referncia para o projeto a seguir, um tanto mais 'potente' e mais detalhado para experimentos em Feiras de Cincias e Trabalhos Escolares.

Objetivo Aprimorar a tcnica sobre montagens eletrnicas. Desenvolver um projeto que permita produzir alta tenso sob alta freqncia. Executar experimentos demonstrativos sobre 'fogo de So Elmo', ionizao de gases, produo de campos eletromagnticos etc. Idia geral Trata-se, eletronicamente, de um oscilador capaz de produzir cerca de 30 000 volts (ou mais), dependendo do transformador de sada horizontal de TV usado (flyback), a partir de uma tenso de 24 VAC. ComponentesNotao Quantidade Especificao R1 1 27; - 5/10 W R2 1 240; - 5/10 W ponte 1 50V - 6A C1 1 8000QF - 35V TR1,TR2 2 2N3055 - NPN T1 1 110/24V - 5A T2 1 Flyback - TV F1 1 fusvel - 1A CH1 1 interruptor outros plugue, dissipadores etc.

Circuito esquemtico

Comentrios a- T2 um transformador de sada horizontal para TV, mais conhecido como 'flyback'. Velhos TVs preto/branco so excelentes fontes de tal componente. Qualquer oficina de conserto de rdio/TV/K7/DVD lhe fornecer um desses (de graa!). As nicas partes que interessam desse componente so, o ncleo de ferrite (e sua armao de fixao) e a bobina de alta tenso. As demais bobinas, AB e CD, devero ser enroladas pelo montador.

b- Como comentamos acima, os 'primrios' desse T2 devem ser re -enrolados pelo montador. Assim, se houver alguns primrios originais no componentes

(provavelmente 'queimados'), eles podem ser retirados ou simplesmente 'esquecidos' (sem uso); cuidado para no danificar o enrolamento de alta tenso (secundrio). Os enrolamentos "extras" (em geral enrolado na 'perna' livre do ncleo de ferrita) so feitos assim: enrole 5 espiras de fio 18 rgido encapado com plstico, tire o CT (ligao central) e a seguir enrole mais 5 espiras (esse o enrolamento CD); enrole 2 espiras de fio flexvel 22 encapado (cabinho 22), puxe o CT(ligao central) e enrole mais 2 espiras (esse o enrolamento AB). c- TR1 e TR2 necessitam de bons e amplos dissipadores de calor (isso importante para longas demonstraes que requeiram mais de 5 minutos de funcionamento). R1 e R2, ambos indicados para 5W, devem estar bem 'arejados' pois podem esquentar um pouco. Na dvida, troque -os por outros de mesmos valores hmicos e potncia de dissipao de 10W. d- Esse gerador de alta tenso tem sada (AT) no retificada, assim o ar co eltrico que se produz entre o terminal de alta tenso e um fio terra (no mantenha esse arco direto por muito tempo) 'muito quente' e pode causar queimaduras locais se dirigidos diretamente para a pele. Voc pode obter um arco bem mais intenso e 'brilhante' se acrescentar sada de alta tenso um multiplicador/retificador retirado de um velho televisor ou monitor de computador. Um tcnico de TV poder lhe 'arrumar' e mostrar as conexes desse multiplicador no flyback. e- Na sua primeira 'experincia' aps a montagem, se o circuito no oscilar e produzir a alta tenso, inverta as ligaes A e B (isso colocar a realimentao na 'fase correta'). f- Agora voc fazer seus experimentos em alta tenso e alta freqncia. Um experimento interessante o segui nte: coloque um balde plstico de 'ponta cabea' no cho, coloque sobre o balde uma grande forma de alumnio de assar pizza, conecte a forma de pizza ao terminal de alta tenso do gerador (desligado claro!), suba sobre a forma de pizza (afastado de todo e qualquer mvel da sala) levando consigo uma lmpada fluorescente; pea a um colega seu que ligue a fonte. Pronto! Voc vai ser 'carregado' e a lmpada em sua mo vai acender! No toque em nada! No cumprimente ningum dando a mo diretamente! :-) No, no se preocupe tanto, esses experimentos no so mortais, as intensidades de corrente so muito baixas e alm disso a alta freqncia garante o efeito de pele (leia sobre isso!). Bom sucesso!